太赫兹表面等离激元现象及其应用

　　本书主要论述了太赫兹表面等离激元现象的基本原理、调控方法、器件设计以及太赫兹超分辨成像应用等。全书共七章，包括第１章THz表面等离激元产生的物理机理及赝表面等离激元的概念引入；第２章激发THz表面等离激元和赝表面等离激元的方法及赝表面等离激元的传输特性；第３章金属平板波导结构中的THz波的传输及赝表面等离激元对THz的全反射；第４章半导体和金属光子晶体板结构中的表面等离激元引起的THz的透射增强；第５章赝局域表面等离激元的增强特性及在THz中的激发；第６章超表面中的等离激元实现太赫兹偏振转换和完美吸收；第７章太赫兹远场超分辨聚焦和散射式近场扫描显微成像技术。

　　陈麟，男，上海理工大学教授，博士生导师。国家重点研发计划项目首席科学家，上海市青年拔尖人才计划，上海市曙光学者，上海市青年科技启明星。从事太赫兹频段中波导及表面等离子器件的理论和实验研究。主持科技部重大仪器专项2项，国家自然科学基金2项，以及上海市科委重点专项等十二项国家及省部级以上项目。以一作或通讯作者在Light： Science & Applications， Advanced Optical Materials， Scientific Reports， IEEE Journal of Selected Topics on Quantum Electronics， Optics Letters， Applied Physics Letters 等SCI杂志发表论文六十余篇，ESI高被引论文3篇，文章他引1200余次。担任27种国际期刊的审稿人。撰写《太赫兹频段等离激元现象及其应用》专著1本，申请发明专利30余项，已获授权16项，其中4项已进行了专利许可转化给北方光电股份有限公司，转化金额2879万。目前担任SCI收录期刊Frontiers in physics客座编辑，Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering 通讯专家，American Journal of Optics and Photonics编委，新加坡南洋理工大学tier1项目特邀评审人。荣获仪器仪表学会金国藩青年学子奖。 朱亦鸣，男，教授，博士生导师，国家万人计划“中青年科技创新领军人才”，国家百千万人才，国家基金委优秀青年科学基金、国务院特殊津贴获得者。2008 年底从日本东京大学毕业后，进入上海理工大学光电信息与计算机工程学院，进行太赫兹技术及其应用的理论和实验研究工作。 庄松林，1940年8月14日生，江苏溧阳人。1995年当选为中国工程院院士。现任上海理工大学光学与电子信息工程学院院长、博士生导师，上海光学仪器研究所所长，上海交通大学、复旦大学、浙江大学兼职教授，国际光学工程学会和美国光学学会fellow、中国仪器仪表学会名誉理事长、中国光学工程学会副理事长、探月计划专家组成员、教育部仪器科学和技术教指委副主任。

1 太赫兹表面等离激元 001
1.1 引言 003
1.2 导体平板上的表面等离子波 004
1.2.1 金属在表面等离子波中的性质和介电常数 004
1.2.2 SPPs及色散方程 006
1.3 周期结构界面中的赝表面等离子波 008
1.3.1 一维平板金属微结构表面的赝表面等离子波 010
1.3.2 周期圆柱金属微结构中的SSPPs 012
1.4 小结 016
2 THz(赝)表面等离子波的激发和传导 017
2.1 概述 019
2.2 激发THz波段(S)SPPs的方法 019
2.2.1 近场激发 019
2.2.2 光栅耦合 020
2.2.3 牛眼结构耦合 021
2.2.4 棱镜耦合 023
2.2.5 介质波导激发 025
2.2.6 共面波导激发 026
2.2.7 平行板波导激发 027
2.2.8 超表面耦合 029
2.3 THz波段SSPPs的传导 031
2.3.1 THz周期金属穿孔波导 032
2.3.2 多米诺SSPPs波导 035
2.3.3 超表面SSPPs波导 039
2.4 小结 043
3 金属平板波导中的等离子波效应 045
3.1 引言 047
3.2 金属平板波导结构对太赫兹的耦合和传输 047
3.2.1 耦合结构 047
3.2.2 TM波入射及谐振特性 048
3.2.3 TE波入射及谐振特性 053
3.3 金属平板波导端面的SSPPs反射特性 063
3.4 小结 067
4 太赫兹光子晶体板中的表面等离激元 069
4.1 引言 071
4.2 SPPs的异常透射增强:从可见光到THz波 071
4.3 二维半导体PCS的SPPs谐振特性 072
4.4 二维金属PCS传输特性 076
4.5 小结 083
5 太赫兹赝局域表面等离子波 085
5.1 引言 087
5.2 光波段LSPs 087
5.3 低频段SLSPs 089
5.3.1 太阳花结构SLSPs 090
5.3.2 螺旋形结构SLSPs 104
5.4 小结 109
6 基于THz表面等离激元超表面的器件 111
6.1 引言 113
6.2 偏振转换器 113
6.2.1 电磁波的偏振 114
6.2.2 实现偏振转换的相关理论 115
6.2.3 基于等离激元超表面的偏振转换理论 117
6.2.4 单层超表面的宽频THz波线偏振转换器 122
6.3 完美吸收器件 129
6.4 小结 143
7 基于太赫兹表面等离激元的近场超分辨技术 145
7.1 引言 147
7.2 基于螺旋线阵列等离激元的超分辨聚焦 148
7.2.1 螺旋线阵列等离子体透镜 148
7.2.2 偏振性设计 151
7.2.3 基于螺旋线阵列的高强度超聚焦等离子体棱镜设计 153
7.2.4 基于螺旋线形高强度太赫兹超聚焦棱镜的仿真与实验 156
7.3 太赫兹散射式近场扫描显微成像技术(THzs SNOM) 160
7.3.1 s SNOM系统及其工作原理 160
7.3.2 偶极子理论模型及计算 161
7.3.3 s SNOM系统及其成像特性研究 164
7.3.4 太赫兹近场显微系统 172
7.4 小结 176
参考文献 177
索引 196